美 공군, 차세대 유·무인기 협업 AI 연구…2029년 운용 목표

설명 가능한 AI 자율성 개발로 차세대 무인기 운용 체계 전환

미 공군 연구소(AFRL)가 차세대 유·무인기 협업 전술을 뒷받침할 인공지능(AI) 기반 지휘·통제·작전 자율성 기술 연구를 본격 추진한다.

미국 국방부는 26일 AFRL이 오하이오주 데이턴 대학교 연구소와 약 4천4백만 달러(약 611억원) 규모의 연구 계약을 체결했다고 밝혔다.

이번 계약은 '실전 운용성과 설명 가능성을 고려한 혼합형 인공지능 및 자율성 연구 개발(Hybrid AI and Autonomy Research and Development Considered Operationally Relevant and Explainable)'로 명명됐으며 차세대 무인기 및 유·무인 협업 작전에 필요한 핵심 기술 확보를 목표로 한다.

미 공군의 저비용 자율 전술 무인 항공기 XQ-58A 발키리 (이미지=미 공군)

이번 프로젝트의 목적은 단순한 알고리즘 개발을 넘어 실전 운용 가능한 수준의 AI 자율성 기술 확보에 있다. 

전통적 규칙 기반 제어 방식과 최신 기계학습·딥러닝을 결합한 혼합형 인공지능을 구현하고 작전 환경에서 AI가 내린 의사결정을 인간이 이해할 수 있는 설명 가능한 인공지능을 개발하는 것이 핵심이다. 단순 연구실 단계를 넘어 실제 유·무인 항공기 시스템에 적용할 수 있는 실전적 기술 성숙화를 목표로 하고 있다.

연구 범위는 자율 비행과 임무 수행을 지원하는 AI 소프트웨어 고도화, 임무 계획과 센서 데이터 해석, 상황 인식과 위협 대응 자동화 등 전 영역을 아우른다. 

규칙 기반 시스템과 머신러닝 기반 자율 의사결정을 결합해 전자전 교란이나 센서 결함 같은 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계되며, 조종사와 작전통제사가 AI의 판단 근거를 직접 확인할 수 있는 인터페이스도 제공한다. 이를 통해 '블랙박스'로 불리는 기존 AI의 불투명성을 해소하고 신뢰성과 책임성을 동시에 확보하는 것이 목표다.

이번 연구는 단순히 원격조종 무인기를 넘어서 완전 자율 비행으로 나아가는 중간 단계로 평가된다. 

정찰 무인기가 스스로 목표를 식별해 우선순위를 제안하거나 전자전 상황에서 AI가 신속히 대응해 임무를 유지하며 유인기와 편대를 이루어 '충실한 동반자(Loyal Wingman)' 개념으로 협업하는 시나리오가 가능해진다. 인간과 AI가 함께 판단을 내리는 협업적 자율성을 구현하는 방향이다.

이를 통해 전술적 의사결정 지원 능력이 향상되고 설명 가능한 AI로 지휘관이 즉시 판단 근거를 확인할 수 있어 작전 채택률과 신뢰성이 높아질 것으로 기대된다. 

또한 연구 성과는 단순 연구에 머무르지 않고 곧바로 실전 배치 가능한 소프트웨어로 이어지며, 공군뿐 아니라 해군, 육군, 우주군 등 다른 전력 체계에도 확장 적용이 가능하다.

미 공군은 합동 전역 지휘통제(JADC2) 전략의 기반을 마련하고 있으며 이번 프로젝트 역시 그 일환으로 추진된다. 혼합형 AI라는 이름처럼 기존 제어 체계와 신형 AI를 결합해 실전 적용 가능한 자율성을 확보하려는 시도로 향후 5년 안에 실전 무인기 운용과 유·무인 협업 체계에 투입하는 것을 목표로 한다.